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1、机械原理课程设计说明书牛头刨床 机械原理课程设计说明书 系部名称: 机电工程学院 专业班级: 机自093 姓名： 学号: 目录 概述 (3) 设计项目.1设计题目 (4) 2机构简介 (4) 3设计数据 (4) 设计内容.1导杆机构的设计 (5) 2.凸轮机构的设计 (12) 3.齿轮机构的设计 (17) 设计体会 (20) 参考文献 (21) 附图 概述 一、机构机械原理课程设计的目的： 机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的 机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于： （）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际
2、问题的能力。 （）使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。 （）使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。 （）通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 二、机械原理课程设计的任务： 机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构）进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮、齿轮；或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务，绘制必要的图纸，编写说明书。 三、械原理课程设计的方法： 机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。
3、图解法几何概念较清晰、直观；解析法精度较高。根据教学大纲的要求，本设计主要应用图解法进行设计。 设计名称压床机构 一 机构简介： 机构简图如下所示： 牛头刨床机构简图 工作台 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如上图所示。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构1-2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。因此，刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次，利用空回行程的时间，
4、凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。 二 设计数据： 三 设计内容： 第一节 导杆机构的运动分析 导杆机构设计要求概述： 已知曲柄每分钟的转数2n ，各构件尺寸，且刨头导路x x -位于导杆端头B 所作圆弧的平分线上。要求作机构的运动简图，并作机构一个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图，画在 2号图纸上。 10位置的机构简图： 计算过程： 由已知数据n 2=64r/min 得2=264/60(rad/s)= 6.7rad/s . 1、求C 点的速度： 确定构件3上A 点的速度： 构件2与构件3用转动副A
5、相联，所以 A3=A2。 又 A2=2l O 2A =0.96.7=0.6m/s 求4A V 的速度： 选取速度比例尺 ：v =0.023(m/s)/mm; A4 = A3 + A4A3 方向： BO 4 AO 2 BO 4 大小： ？ 22O A l ？ 图1 用图解法求解如图1： 式中 A3、A4表示构件 3和构件4上 A 点的绝对速度， A4A3 表示构件4上A 点相对于构件3上A 点的速度，其方向平行于线段BO 4，大小未知；构件4上A 点的速度方向垂直于线段BO 4，大小未知。在图上任取一点P ，作 A3 的方向线 p a3 ，方向垂直于AO 2， 指向与2的方向一致，长度等于A3/
6、v ， （其中v 为速度比例尺）。过点p 作直线垂直于BO 4 代表A4的方向线，再过 a 3作直线平行于线段BO 4 代表A4A3的方向线这两条直线的交点为 a 4，则矢量p a 4 和a 3a 4分别代 A4和A4A3 。 由速度多边形43a pa 得： 443220; l A A A O A =- 求BO 4的角速度4： 曲柄位于起点1时位置图如设计指导书图（1）：此时42O AO 为： 20490 arcsin 75.12350 AO O =-= 将曲柄圆周作12等分则当曲柄转到1位置时，如图（1）： 20490 arcsin 75.12350 AO O =-= A O O O A O
7、 A O O O l l l l l O O A 24244 22cos 222242?-+= 4338.23AO l mm = 杆BO 4的角速度4 ： 4=V A4/4AO l = 0.4830.277 rad/s =1.75 rad/s 杆BO 4的速度V 4: V 4=4 4 BO l =1.751.54m/s =0.9431m/s 求C 点的速度c ： c = B + CB 方向： X-X BO 4 BC 大小： ？ 4l O 4B ？ 图2 速度图见图2：式 中 c 、 B 表示点的绝对速度。CB 表示点 C 相对点B 的相对速 度其方向垂直于构件CB ，大小未知，点C 的速度方向
8、平行于X-X ，大小未知，图上任取一点p 作代表 B 的矢量 pb 其方向垂直于BO 4 指向于2转向相反，长度等于v B V /（v 为速度比例尺）。过点p 作直线平行于X-X ，代表c 的方向线，再点b 作直线垂直于BC 代表 CB 的方向线， 这两方向线的交点为C 则矢量pc 和bc 便代表 c 、CB 。 则C 点的速度为：c =v pc =v 40 = 0.92 m/s CB =v cb=v 5 = 0.115 m/s 2、求C 点的加速度： 求a A2： 因曲柄匀速转动：故 2 2222 222/343.4/)2(110.0s m s m l a a AO n A A =?=?=
9、223/343.4s m a a A A = 选取加速度比例尺：a =0.15（m/s 2）/mm 求a A4： 434343 K t A A A A A A a a a a =+ 4434343t n K t A A A A A A A a a a a a +=+ 方向: BO 4 B O 4 A O 2 BO 4 BO 4 大小： ？ 42 4AO l ? 3442A A V ? ？ 加速度见下图： 式中 44A n A a a 和是4A a 的切向和切法向加速度，3 4A A a 是点A 4相对 于A 3的相对加速度，但由于构件3与构件4构成移动副，所以 034=A A n a 故343
10、4A A t A A r a a =其方向平行于二构件相对移动方 向，即平行于BO 4,大小未知，3 4A A K a 为哥氏加速度，它的大小为 sin 23 44 3 4A A A A K V a =，其中为相对速度34A A V 和牵连角速度4矢 量之间的夹角，但是对于平面运动，4的矢量垂直于运动平面而 34A A V 位于运动平面内，故 90= ，从而344342A A A A K V a =哥 氏加速度34A A K a 的方向是将34A A v 沿4的转动方向转 90（即图中 3k a 的方向）。在上面的矢量方程中只有344A A r A a a 和的大小未 知，故可用图解法求解。如
11、右图，从任意极点连续作矢量 4 3 a a 和代表43A n A a a 和；再过3a 作 3k a 垂直于线段 BO 4 ，大 小mm u V w k a a A A 2.10/2344 3=；然后再过k 作BO 4的平行线，代表34A A a 的方向，过 4a 作垂直于BO 4，的直线，代表4A n a 的 方向线，它们相交点 4a 则矢量4 a 代表4A a 。 4418.6 2.79/A a A a a a m s = 求B 点加速度B a ： 构件4的角加速度BO4为： 24 4BO4404 3.29/a A AO A a a rad s l l = 2 244 1.654/n B
12、BO a l m s = 244 5.379/t B BO BO a l m s = 求C 点的加速度： C B B c a a a += c n t n t t n c B B CB CB a a a a a a +=+ 方向： x-x B O 4 BO 4 CB C B 大小: ？ 2 4 4BO l l BO 4 BO4 ？ 0.090m/s 2 加速度图见下图： 式中，n CB a 表示点C 相对点B 的法向加速度其方向为从C 指B ； CB a 表示点C 相对点B 的切向加速度，其方向垂直于CB 。又因速度多边形已作出，所以上式法向加速度可求出（C 点作水平运动，故C 点的法向加速度
13、为0）。仅有 CB a a c 和的大小未知，同样 可以用图解法求解。如右图，在图上任取一点作b 代表n B a ， 方向为平行于BO 4并从B 指向O 4，长度为a BO l /42 4，（其中a 为 加速度比例尺）。过b 作b b 代表 B a ，方向垂直于BO 4，长度为a BO BO l /44，连接b ，它表示B a ，再过过b 作c b 代表n CB a ，方向平行CB 并从C 指向B ，长度为a cB Bc l V /)/(2 过 c 作垂直于CB 代表 cB a 的方向线又从作平行于X-X 的方向线，两线交点为c ，则矢量c 便代表 c a 。 22220.110/0.090/0.135 n n CB CB CB v a m s m s l = 7.2/t c c a a a pc m s = 3、此时C 点位置如下图： 选取长度比例尺为：2/l mm mm =则： 此时C 点的位移c x 为： 2105210c l x u c c mm mm =?=?= 第二节 凸轮机构的设计 凸轮机构的设计要求概述： 已知摆杆9作等加速等减速运动，要求确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，将凸轮实际轮廓 凸轮机构的设计要求概述 画在2号图纸上。 该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。